蔬菜重金屬污染的原因及治理對(duì)策分析

司桂滿

（鄆城縣農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)服務(wù)中心，山東菏澤 274700）

近年來我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染問題日趨益嚴(yán)重。蔬菜的重金屬污染是食品污染物中的一個(gè)重要因素。重金屬在蔬菜中的富集積累，可通過食物鏈危害人類健康和生命安全。據(jù)世界衛(wèi)生組織等報(bào)道，重金屬在人體內(nèi)過量累積可誘發(fā)心血管、腎、神經(jīng)和骨骼等器官病變甚至癌變。目前我國(guó)有些城市，尤其是以金屬和礦業(yè)為主的三線城市，大量廢棄物和重金屬的排放，致使土壤被破壞，蔬菜質(zhì)量安全堪憂。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同，有些有機(jī)化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的凈化，使有害性降低或解除；而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解，如鎳、鎘、汞、鋅等重金屬不易被人體分解，對(duì)人體健康產(chǎn)生巨大的危害[1-2]。李書幻等[3]研究發(fā)現(xiàn)，鉛、鎘、鉻等重金屬是我國(guó)蔬菜主要重金屬污染物；工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的蔬菜重金屬污染程度較嚴(yán)重；葉菜類蔬菜比根莖類和果實(shí)類蔬菜更易被重金屬污染。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的蔬菜重金屬污染程度比其他地區(qū)嚴(yán)重，如廣東省深圳市市售菠菜和芹菜中Cd、Cr 的污染程度比其他城市明顯偏高；湖北省武漢市市售黃瓜和菠菜中的Pb、As 的污染程度比其他城市明顯偏高[4]。

解決蔬菜生產(chǎn)中的重金屬污染問題，不僅能為人民生活健康提供保障，而且有利于蔬菜生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。本文探究了蔬菜中重金屬污染產(chǎn)生的原因及危害，并針對(duì)性地提出了處理措施，以求為蔬菜產(chǎn)品及所有存在重金屬污染問題的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提升提供借鑒。

1 蔬菜重金屬污染的源頭及危害

1.1 重金屬污染的源頭

初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)對(duì)環(huán)境污染問題的有效解決依賴性非常強(qiáng)。重金屬污染的源頭分為以下幾種。

1.1.1 污水排放

工業(yè)發(fā)展會(huì)造成大量的污水囤積，這些污水未經(jīng)處理或不達(dá)標(biāo)排放，進(jìn)入土壤和水體，造成土壤或水體重金屬含量超標(biāo)。一些企業(yè)由于無法負(fù)擔(dān)高昂的處理費(fèi)用，違規(guī)排放污水[5]；有些蔬菜種植基地，設(shè)置在城郊，工廠污水的排放造成城郊蔬菜基地的污染。如西安污灌土中的重金屬含量明顯高于正常土壤，其重金屬累積強(qiáng)度系數(shù)在1.11～10.59 之間[6]。王金星等[7]發(fā)現(xiàn)，銅山區(qū)污灌區(qū)中心區(qū)域的菜地土壤Cd 平均含量已超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍。蔬菜吸收了土壤中的重金屬離子，影響了蔬菜本身的生長(zhǎng)，而一旦重金屬離子隨蔬菜進(jìn)入人體，就會(huì)直接作用于心、肝、脾、腎、腦等重要的人體器官，造成重金屬中毒。

1.1.2 重金屬的開采、冶煉

在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。礦產(chǎn)開采、冶煉造成的重金屬污染具有區(qū)域分布明顯、污染強(qiáng)度大、污染范圍廣等特點(diǎn)。重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲(chǔ)存庫(kù)和最后的歸宿。當(dāng)環(huán)境變化時(shí)，底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放，造成污染。重金屬不能被生物降解，且具有生物累積性，一些重金屬通過多種途徑大量積累在農(nóng)田土壤中，直接影響在其上面生長(zhǎng)的蔬菜品質(zhì)。

土壤是蔬菜通過根部吸收重金屬的主要介質(zhì)，土壤中重金屬含量直接影響蔬菜對(duì)其的吸收和累積，所以土壤重金屬污染是蔬菜重金屬污染的重要原因[3-4]。高楊等[8]研究大型煉鋅廠周邊土壤及蔬菜的汞污染情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤樣品Hg 的超標(biāo)率為78%，其中污染最嚴(yán)重區(qū)域土壤中的Hg 含量是背景點(diǎn)土壤的29 倍。朱瓊仙等[9]對(duì)礦區(qū)的重金屬含量進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，65.22%的蔬菜可食部受到污染，其中，中度和重度污染分別為13.04%和30.43%。

1.1.3 生活垃圾

城市化進(jìn)程的加快促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也促成了更多垃圾的產(chǎn)生。一些農(nóng)村地區(qū)的生活垃圾，已經(jīng)慢慢地由簡(jiǎn)單的瓜果垃圾發(fā)展成了農(nóng)藥瓶、塑料袋、工業(yè)廢料一些不可降解的垃圾。這些不可降解垃圾的出現(xiàn)，有些以生活垃圾肥的形式進(jìn)入土壤，降低了土壤肥力，也使部分土壤微生物失去活力，造成土壤的養(yǎng)分供給能力下降，從而影響了種植區(qū)蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)[9-10]。任福民等[11]在北京市以施用城市垃圾肥料為主的菜田，檢出土壤中的Cu、Pb、Cd、As 含量高于背景值的0.3～1.0 倍，Hg 含量甚至高出30 多倍。馬軍偉等[12]在田間定位試驗(yàn)條件下，研究了垃圾肥對(duì)土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量的影響。結(jié)果表明，當(dāng)垃圾肥年施用量超過150 t/hm2時(shí)，土壤中重金屬隨著垃圾肥用量的增加而增加。

1.1.4 農(nóng)業(yè)化肥的不合理使用

蔬菜生產(chǎn)過程中，化肥的使用頻率較高，但在實(shí)際生產(chǎn)中，化肥的不合理使用是重金屬污染的主要原因之一。重金屬元素是施肥帶入的污染物質(zhì)之一，具有多元性、隱蔽性等特點(diǎn)，污染后果嚴(yán)重、危害性大，因此是肥料相關(guān)報(bào)道中涉及最多的污染物質(zhì)。肥料中攜帶鎘、鉻、鉛、砷等很多重金屬元素，這些元素的土壤環(huán)境容量較低，很可能因過量、不合理施用造成土壤中這幾種重金屬的快速富集甚至污染?；试系V石中伴生大量復(fù)雜元素，可能造成氟污染和放射性污染[13]。如磷礦石中常含有鈾、鐳、釷等放射性元素，可能會(huì)造成土壤的放射性污染。磷肥通常攜帶較多重金屬，日益興起的垃圾肥、污泥肥也是土壤中重金屬的主要污染源。施肥帶入的重金屬，不僅直接污染土壤，還通過參與土壤-植物系統(tǒng)的積累、遷移、轉(zhuǎn)化而進(jìn)入食物鏈，威脅人類健康。

1.2 蔬菜產(chǎn)品中重金屬污染的危害

近年來我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重，危害巨大[1]。杜瑞英等[2]研究發(fā)現(xiàn)，蔬菜的重金屬污染對(duì)食用者的健康造成極大影響，會(huì)誘發(fā)生長(zhǎng)發(fā)育緩慢、癌癥、器官受損、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等問題，極端情況下甚至?xí)氯怂劳?。倘若人體器官或組織暴露于水銀、鉛等重金屬環(huán)境下，機(jī)體會(huì)觸發(fā)免疫系統(tǒng)攻擊自身正常細(xì)胞，從而引起自身免疫病，常見有風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等疾病，會(huì)損害腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)，孕婦還可能使胎兒大腦受損。如若重金屬攝入量過大，對(duì)大腦造成的損傷將不可逆轉(zhuǎn)。重金屬進(jìn)入人體后不易排泄，會(huì)逐漸積累，對(duì)人體健康產(chǎn)生多方面影響，能和蛋白質(zhì)及酶等產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，使之失去活性，造成急性中毒，并可能積累于器官當(dāng)中，導(dǎo)致慢性中毒；通過水體進(jìn)入蔬菜而直接或間接進(jìn)入食物鏈，會(huì)嚴(yán)重?fù)p耗體內(nèi)貯存的鐵元素、維生素C 和其他必需物質(zhì)，造成細(xì)胞中毒，傷害機(jī)體神經(jīng)組織，損害肝腎功能。

不同重金屬物質(zhì)對(duì)人體健康的影響不同。如李好琢等[13]研究表明，鉛、鎘、鉻三種金屬在進(jìn)入人體后，會(huì)積蓄在肝臟、腎臟等器官，一旦積累到較高量級(jí)，便會(huì)引起相應(yīng)的中毒反應(yīng)，導(dǎo)致人的肝腎功能嚴(yán)重受損，并出現(xiàn)尿毒癥、腎衰竭等疾病。同時(shí)，鉛還會(huì)造成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)的紊亂、損傷，致使出現(xiàn)智力減退、反應(yīng)遲緩等中毒表現(xiàn)。汞會(huì)造成神經(jīng)性毒害，若人體內(nèi)的汞含量超過健康標(biāo)準(zhǔn)，便會(huì)出現(xiàn)手足麻痹、運(yùn)動(dòng)失調(diào)、視神經(jīng)萎縮等癥狀，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致癱瘓、失憶、關(guān)節(jié)畸形等。砷也是土壤、蔬菜重金屬污染的常見成分之一，其對(duì)人體的代謝活動(dòng)具有極大的負(fù)面影響，且砷中毒可分為慢性砷中毒與急性砷中毒兩類。慢性砷中毒可引發(fā)皮膚、肺、腸胃等多種器官的癌變，急性砷中毒嚴(yán)重時(shí)會(huì)致人死亡，并伴有七竅流血的癥狀[1-2]。可見重金屬對(duì)人體的危害性極強(qiáng)，做好蔬菜產(chǎn)品中重金屬污染的治理工作十分重要。

2 蔬菜產(chǎn)品中重金屬污染的治理措施

2.1 減少企業(yè)排放

禁止重金屬污染企業(yè)的超標(biāo)排放是解決蔬菜產(chǎn)品中重金屬污染問題的根本措施之一。減少有可能產(chǎn)生重金屬離子的污染源，改善土壤種植環(huán)境，以此來減少重金屬離子對(duì)于蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響[9]。如采用生物絮凝法處理排放的工業(yè)污水，也可以利用一些自然界存在的藻類和微生物對(duì)污水中的重金屬離子進(jìn)行吸收，以改善重金屬離子在土壤中的含量[14-15]。

2.2 改善蔬菜種植的土壤環(huán)境

通過相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，一些重金屬的有效態(tài)含量會(huì)隨農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量改變而變化，所以改善土壤環(huán)境對(duì)重金屬污染具有重要意義[1-3]。利用氧化還原反應(yīng)能改變土壤的酸堿性，從而改變重金屬的有效態(tài)含量，來影響蔬菜對(duì)重金屬的吸收。如過酸的土壤使用生石灰改善土壤中的重金屬離子在蔬菜水果中的聚集程度，這是相對(duì)簡(jiǎn)單的一種改善土壤環(huán)境的方式[16]。

2.3 客土法

客土法是對(duì)重金屬污染較嚴(yán)重的土壤，采用機(jī)械挖掘的方法，將土壤挖出來，再將無污染的土壤回填。對(duì)污染較輕的土壤而言，可在表層土中加入一些未被污染的新土翻耕即可，將重金屬含量降低到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值以下?；蛘哂猛诰驒C(jī)把被污染的土壤和沒有被污染的土壤交換，可以減少污染物和蔬菜底部的接觸?？屯练ㄟm用于一些污染比較嚴(yán)重的土壤修復(fù)，有一定的修復(fù)效果，但總體上比較耗時(shí)耗力，并不適合大面積推廣和應(yīng)用。朱銳[17]在研究中也表明了這一觀點(diǎn)，他還指出，在重金屬污染不嚴(yán)重的情況下，可以向土壤中噴施氫氧化鈣、碳酸鈣及石灰性物質(zhì)，通過改變土壤pH 值、抑制重金屬活性的作用，該方法與客土法原理類似，但成本相對(duì)較低，更為經(jīng)濟(jì)。

2.4 生物修復(fù)法

生物修復(fù)法，即依托生物體在生命活動(dòng)中的代謝作用實(shí)現(xiàn)土壤中污染物質(zhì)的吸收或降解，從而達(dá)到治理污染、改善土壤的目的。生物修復(fù)法最突出的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠在治理蔬菜產(chǎn)品中重金屬污染問題的同時(shí)，將重金屬物質(zhì)利用起來，進(jìn)一步提高了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在重金屬治理方面，植物修復(fù)法最為常用。按照修復(fù)方法分為植物固定、植物提取等，最重要的是植物提取。但植物修復(fù)的不足在于有些植物生長(zhǎng)比較緩慢，治理周期過長(zhǎng)且有針對(duì)性，在一定程度上治理效果不是很明顯；植物選擇上需要對(duì)植物品種進(jìn)行選擇，以防外來物種入侵問題發(fā)生。

現(xiàn)階段在重金屬植物修復(fù)技術(shù)中，研究的關(guān)鍵點(diǎn)還集中在超富集植物的探尋上，目前已有多個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相關(guān)植物根系中存在重金屬組合蛋白、組氨酸等物質(zhì)，對(duì)于重金屬因子的累積、搬運(yùn)及降解有顯著作用。除植物修復(fù)外，動(dòng)物和微生物修復(fù)技術(shù)也逐漸進(jìn)入了重金屬污染處理研究領(lǐng)域，微生物修復(fù)技術(shù)作用機(jī)理較為多樣，徐艷等[18]研究，在動(dòng)物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)有多項(xiàng)有關(guān)蚯蚓等低等生物的研究，在Pb 污染較為嚴(yán)重的土壤中投放蚯蚓，治理效果較為理想。

2.5 化學(xué)淋洗法

化學(xué)淋洗法對(duì)于一些水溶性的重金屬污染物具有很好的治理效果，可以很快地修復(fù)被污染的土壤，從而緩解蔬菜產(chǎn)品中的重金屬污染問題。化學(xué)淋洗法主要針對(duì)污染較輕的土壤，該方法最關(guān)鍵的是尋找適宜的淋洗劑。淋洗劑要有一定的穩(wěn)定性，首先要保證不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的變化而分解；其次要具有一定的結(jié)合性；最重要的是在治理土壤時(shí)不能破壞土壤的結(jié)構(gòu)，也不能對(duì)其他植物產(chǎn)生影響，避免對(duì)環(huán)境的進(jìn)一步污染。此外，淋洗劑還應(yīng)具有可操作性、價(jià)格低，且能適用于大面積土壤，當(dāng)前較常見的淋洗液有螯合劑、表面活性劑以及無機(jī)溶劑等。芮大虎等[19]研究發(fā)現(xiàn)，EDTA 對(duì)Pb、Hg 等重金屬污染土壤治理效果較為明顯，可使Pb 含量減少67.36%。馬強(qiáng)等[20]分析得出，KCl 的重金屬去除效率要明顯高于好氧發(fā)酵液與厭氧發(fā)酵液，KCl 中的K+會(huì)與金屬陽(yáng)離子競(jìng)爭(zhēng)吸附點(diǎn)，同時(shí)Cl-還會(huì)與Cd2+結(jié)合生成配合物，阻礙重金屬離子對(duì)土壤的吸附。將KCl 用于土壤重金屬污染的治理，可使Cd 去除率達(dá)19.2%，Pb、Cu、Zn 等重金屬的去除率分別達(dá)6.84%、7.56%、15.94%。